红外热释电电子狗.docx

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红外热释电电子狗

河南工程学院

课程设计

红外热释电电子狗

学生姓名：

蒋攀登

学院：

电气信息工程学院

专业班级：

电气工程1142班

专业课程：

自动检测技术

指导教师：

周洪

2014年6月日

一设计的背景和目的

1设计的背景

随着社会的进步，人们对家居生活安全性的要求也愈来愈高，各类防盗探测器应运而生。

由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中取得了普遍的应用。

另外，随着半导体技术和新型材料的进展，热释电红外探测器的防误报能力、控制范围与靠得住性都有了专门大程度的提高，能够知足多数环境下的利用要求，因此，在防盗、报警、安全、自动控制等方面，热释电红别传感器比其他类型的传感器应用更为普遍。

2设计的目的

通过对红外热释电电子狗设计，能够使咱们全面掌握自动检测的基础理论和专业知识。

增强咱们分析问题解决问题和创新能力，提高咱们绘制电路图和制作PCB板子的能力。

通过该设计业能够提高咱们对该传感器的进一步熟悉，同时也为了提高咱们解决问题的能力。

二设计的功能

此刻社会洪偷盗行为任然存在，该设计的功能就是避免偷盗行为的发生，在夜晚打开红外热释电电子狗，通过红外热释电传感器感知人体发射的红外线而报警，进而提示到主人。

三系统方案设计

本电路中主要采用的事型号为BISS0001的集成电路。

BISS0001是一款高性能的传感器信号处置集成电路。

静态电流极小，配以热释电红别传感器和少量外围元器件即可组成被动式的热释电红别传感报警器。

普遍用于安防、自控等领域。

BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时刻按时器和封锁时刻按时器等组成的数模混合专用集成电路。

该系统的整体设计框图如图1所示。

图1系统整体设计框图

四电路原理设计

1热释电红别传感器的原理及其特性

热释电红别传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红别传感器。

不同的是热释电红别传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷和钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的转变而转变。

为了抑制因自身温度转变而产生的干扰 该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因此能以非接触式检测出物体放出的红外线能量转变 并将其转换为电信号输出。

热释电红别传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。

由于热电元输出的是电荷信号，并非能直接利用 因此需要用电阻将其转换为电压形式 该电阻阻抗高达104MΩ，故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式 即源极跟从器 来完成阻抗变换。

热释电红别传感器由传感探测元、干与滤光片和场效应管匹配器三部份组成。

设计时应将高热电材料制成必然厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，如此便制成了热释电探测元。

由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。

双探测元热释电红别传感器的结构。

使历时D端接电源正极，G端接电源负极，S端为信号输出。

该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一路，目的是消除因环境和自身转变引发的干扰。

它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部彼此抵消的原理来使传感器取得补偿。

对于辐射至传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。

制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0．2～20μm。

为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干与滤波片。

这种滤波片除允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外。

2电路原理图

本电路采用芯片BISS000一、红外热释电传感器、报警音乐等芯片设计的红外热释电电子狗报警器。

其电路设计如图2所示。

图2红外热释电电子狗原理图

3工作原理

U2为BISS0001内部的运算放大器OP1将热释电红别传感器Y1的输出信号作第一级放大，然后由电解电容器C5耦合给IC1内部的运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器处置后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时刻按时器，输出信号Vo经R14驱动报警音乐片COO2工作，Q4和Q3组成复合三极管用来推动Y2压电蜂鸣片发作声音。

 当电源开关KEY在“VCC1”位置时，电源经R4使Q2饱和导通，则U2的8脚维持为低电平，从而封锁热释电红别传感器来的触发信号Vs，电路不工作。

当电源开关KEY在“VCC2”位置时，热释传感器经R5得电处于工作状态，Q2处于截止状态使U2的8脚维持为高电平，U2处于工作状态。

C一、C3是电源滤波电容，LED1和R6组成电源指示电路。

五参数设计与器件选型

1热释电红外线传感器

RE200B主如果由一种高热电系数的材料，在每一个探测器内装入了一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。

由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。

为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部份各分成若干等分，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它能够放大电路相配合，能够将信号放大70分贝以上，如此就可以够测出5-10米范围内人的行动。

实物如图3所示。

图3热释电传感器

参数：

灵敏元面积×

基片材料硅

基片厚度

工作波长7-14μm

平均透过率＞75%

输出信号＞

噪声＜200mV

平衡度＜20%

工作电压

工作电流μA

源极电压

视场139°×126°

2菲尔透镜

菲尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替转变的“盲区”和“高灵敏度区”，以提高它的探测接收灵敏度。

当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，如此就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。

3BISS0001功能介绍

BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处置集成电路，它配以热释电红别传感器和少量外接元器件组成被动式的热释电红外开关。

它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

图4BISS0001

特点：

（1）CMOS工艺

（2）数模混合

（3）具有独立的高输入阻抗运算放大器

（4）内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰

（5）内设延迟时刻按时器和封锁时刻按时器

图5BISS0001内部结构

引脚名称I/O 功能说明：

1--可重复触发和不可重复触发选择端。

当A 为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发。

2--控制信号输出端。

由VS 的上跳变沿触发，使Vo 输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。

在输出延迟时刻Tx 之外和无VS 的上跳变时，Vo 维持低电平状态。

3--输出延迟时刻Tx 的调节端。

4--输出延迟时刻Tx 的调节端。

5--触发封锁时刻Ti 的调节端。

6--触发封锁时刻Ti 的调节端。

7--工作电源负端 

8--参考电压及复位输入端。

通常接VDD，当接“0”时可使按时器复位。

9--触发禁止端。

当VcVR 时允许触发（VR≈。

10--运算放大器偏置电流设置端。

11--工作电源正端。

12--第二级运算放大器的输出端。

13--第二级运算放大器的反相输入端。

14--第一级运算放大器的同相输入端。

15--第一级运算放大器的反相输入端。

16--第一级运算放大器的输出端。

六调试结果与分析

将电子狗的探测窗口对准要探测的场所或物体（按如实际情形调整安装角度），打开电源开关，通过30秒左右的开机延时后，电子狗进入工作状态，当有人进入电子狗的探测范围，电子狗就会发出报警声，15秒钟左右结束，通过2秒钟左右的触发封锁时刻后若又有人进入探测范围，它将再次报警。

在报警的时候能够关闭电源结束报警。

 使历时报警声音变小或误报率较高时，应及时改换电池。

经测试，正常。

七心得体会

两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅查验了我所学习的知识，也培育了我如何去把握一件情形，如何去做一件情形，又如何完成一件情形。

在设计进程中，与同窗们彼此探讨，彼此学习，彼此监督。

学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

课程设计是咱们专业课程知识综合应用的实践训练，着是咱们迈向社会，从事职业工作前一个必很多的进程．“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．

通过这次课程设计，本人在多方面都有所提高。

通过这次课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次传感器设计工作的实际训练从而培育和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了自动检测课程设计等课程所学的内容，掌握红外热释电电子狗设计的方式和步骤，掌握热释电传感器的工作原理和大体特性，同时也掌握了如何肯定工艺方案，提高了动手能力，画图制做PCB的能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的温习，独立试探的能力也有了提高。

在这次设计进程中，表现出自己单独设计红外热释电电子狗的能力和综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动功效的喜悦心情，从中发觉自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

在此感激咱们的周老师，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的表率；老师循循善诱的教诲和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次课程设计的每一个实验细节和每一个数据，都离不开老师您的细心指导。

而您开朗的个性和宽容的态度，帮忙我能够很顺利的完成了这次课程设计。

同时感激对我帮忙过的同窗们，谢谢你们对我的帮忙和支持，让我感受到同窗的友谊。

由于本人的设计能力有限，在设计进程中不免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意同意你们的批评与指正，本人将万分感激。

参考文献

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机械工业出版社,2009

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电子工业出版社,2005 

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北京航空航天大学出版社,1994